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碳硅棒的表面处理工艺

2025-12-30 10:36:52     点击:

       将经过一次烧结的碳化硅半成品坯料,埋入二氧化硅和碳的混合粉未中,直接通电,在2000  ℃以上的高温中,碳化硅重新结晶,得到成品的硅碳棒电热元件,这一烧结过程叫二次烧结,也硅化。

       在二次烧结中,埋料二氧化硅和碳的混合粉末的作用,主要是高温时,在碳化硅半成品坯料周围形成还原性气氛,以防止坯料氧化和促进碳化硅晶体生长。

       在二次烧结中,希望碳化硅晶体在生长时,能尽量使晶粒长的大。因为碳化硅晶粒大,电阻增加率就小,表面系数也小,元件在使用时就不易氧化,寿命长,质量高。

       通常为了使晶粒长得大,总是在二次烧结时采用提高烧结温度,或者延长烧结时间的方法。这样的方法,可以使碳化硅坯料内部晶粒长得大些,但是,却使表面受到严重损害,不仅表面变得粗糙,而且使各部分电阻值变化较大,影响产品质量。这是因为,在高温时二氧化硅还原时所产生的硅分子(气相)与碳分子结合所生成的碳化硅,参加到碳化硅坯料表层正在生长中的碳化硅晶体中,使碳化硅晶粒畸形,以致坯料表面变得粗糙,严重时,甚至表层剥落。

       日本在二次烧结时采用了以碳化硅粉末为主(75%)的埋料来解决这一问题。

       它的原理很简单,在碳化硅坯料的周围用碳化硅粉末包起来,最外围是其它埋料。这样,在高温时,不仅形成了还原性气氛,而且使碳化硅坯料表面与新生成的碳化硅分子隔离开来,隔离物就是碳化硅埋料,新生成的碳化硅分子与碳化硅埋料起作用,而保护了里面的碳化硅坯料。这一工艺措施,简单易行,实用价值大。

       硅碳棒在使用时,由于与空气以及水蒸气的接触,高温时,极易氧化,使电阻值增大,产生老化现象,缩短寿命。日本采用了以钦酸盐涂料处理硅碳棒表面的方法,防止硅碳棒高温老化。

       具体方法是,把钦酸钡悬浮液,涂覆在硅碳棒表面,然后在高温下(1400℃ ),保温30分钟,使钦酸钡与碳化硅生成性能稳定的硅酸钦酸钡三元保护膜,即处理完毕。

       它的原理是,高温时,钦峻化合物可以扩散到碳化硅里层,使碳化硅分子表面全部覆盖,而且这种钦酸化合物与碳化硅之间结合紧密,高温时,有良好的物理、化学性能,因此,可以使碳化硅与周围气氛隔离,防止碳化硅高温氧化,而且钦酸化合物自身在高温时性能稳定,这种保护膜是较理想的。

       据实测,表面处理与不处理的电阻增加率如下表示:实验条件:炉内温度1400 ℃硅碳棒表面负荷15瓦/厘米“硅碳棒表面温度1500 ℃。http://www.zbqunqiang.cn/

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